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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Bohr- bzw. Fräswerkzeuge und insbesondere
einen Getriebemechanismus eines Bohr- bzw. Fräswerkzeugs zum Steuern der
Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung des
Bohrers oder der Schneide des Bohr- bzw. Fräswerkzeugs.
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Ein
herkömmlicher
Bohrer oder eine herkömmliche
Fräse ist
auf einem Tisch angeordnet und wird durch einen Motor angetrieben,
so dass er bzw. sie sich dreht oder hin und her bewegt, um ein Werkstück zu bohren
oder zu fräsen.
Die taiwanischen Patente Nr.78206140 (Veröffentlichungs-Nr.146298), Nr.
79200031 (Veröffentlichungs-Nr.
205746) und Nr. 83212120 (Veröffentlichungs-Nr.
241592) offenbaren viele typische Bohr- oder Fräswerkzeuge. Das herkömmliche
Bohrwerkzeug enthält
einen Elektrobohrer, der durch einen Motor angetrieben und entlang der
Spindel vorwärts
oder rückwärts axial
hin und her bewegt wird. Zwischen dem Motor und der Vorgelegewelle
sind eine Drehzahlminderungsvorrichtung, ein Induktionsmotor (Hilfsmotor)
und ein Drehmechanismus angeordnet, die die Drehkraft des Motors übertragen.
Zwischen dein Elektrobohrer und dem Hauptkörper ist ein Getriebemechanismus
angeordnet, der den Bohrer in der Weise steuert, dass er kraftschlüssig mit
der Vorgelegewelle gekuppelt ist. Dementsprechend kann der Bohrer
vorwärts
oder rückwärts gedreht
und bewegt werden.
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Bei
der Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung des
Bohrers oder der Schneide wird die Vorgelegewelle oder die Spindel
in entgegengesetzter Richtung gedreht. Außerdem ist die Drehzahl des
Bohrers oder der Schneide bei der Vorwärtsbewegung offensichtlich
kleiner als bei der Rückwärtsbewegung.
Dies soll verhindern, dass der Bohrer beim Vorwärtsbetrieb den Schnittwinkel
des Werkstücks
beschädigt.
Tatsächlich
wird die Steuerung der Drehzahl bei der Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung durch die Drehzahlminderungsvorrichtung
und durch den Induktionsmotor erreicht. Allerdings weiß der Fachmann
auf dem Gebiet, dass die Drehzahlminderungsvorrichtung und der Induktionsmotor
selbst und die Peripheriemechanismen, die mit der Drehzahlminderungsvorrichtung
und mit dem Induktionsmotor zusammenarbeiten, eine komplizierte
Konstruktion aufweisen. Zum Beispiel ist zwischen dem Antriebsrad,
dem getriebenen Rad und dem Riemen der Drehzahlminderungsvorrichtung beiderseits
der Welle wenigstens eine Radwelle mit einer Wellenbohrung angeordnet, die
an die Zahnstruktur des hinteren Abschnitts der Zahnwelle angepasst
ist. Dementsprechend nimmt das getriebene Rad änderbar allgemein die von dem Antriebsrad übertragene
Kraft auf. Somit verwenden einige Hersteller anstelle des obigen
Induktionsmotors und der obigen Drehzahlminderungsvorrichtung einen
Servomotor, der sich mit veränderlicher
Drehzahl vorwärts
und rückwärts drehen
kann. Dieser kann die Betriebsanforderungen kombinieren. Allerdings
sind die Kosten bzw. der Preis des Servomotors recht hoch, so dass
das Bohr- bzw. Fräswerkzeug
als Ganzes recht teuer ist. Dies wirkt sich unmittelbar auf die
Wettbewerbsfähigkeit
des Produkts am Markt aus.
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Zusammenfassend
können
die verschiedenen Arten herkömmlicher
Getriebemechanismen, die auf das Bohr- bzw. Fräswerkzeug angewendet werden,
die beiden Funktionen der Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
und des Änderns
der Drehzahl nicht mit einer einfachen Konstruktion und einem an
die Konstruktion angepassten preiswerteren normalen Motor erreichen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemechanismus
eines Bohr- bzw. Fräswerkzeugs
zu schaffen, der ein kleines Volumen und eine auf ein Handwerkszeug
anwendbare vereinfachte Konstruktion besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Getriebemechanismus eines Bohr- bzw. Fräswerkzeugs nach Anspruch 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei
der Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung des
Bohrers oder der Schneide kann der Bohrer oder die Schneide mit
dementsprechender veränderlicher niedriger
oder hoher Drehzahl vorwärts
oder rückwärts gedreht
werden. Dies löst
die Probleme der komplizierten Konstruktion und der hohen Kosten
für den
Servomotor, die bei der herkömmlichen
Vorrichtung bestehen.
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Gemäß der obigen
Aufgabe enthält
der Getriebemechanismus des Bohr- bzw. Fräswerkzeugs einen normalen Motor
mit einer Vorgelegewelle, die sich vorwärts und rückwärts drehen kann. Der Getriebemechanismus
kann die Kraft der Vorgelegewelle auf den Bohrer oder die Schneide übertragen.
Der Ge triebemechanismus enthält
ein Schieberad, das entlang einer Bezugslängsachse verschoben werden kann,
sowie ein erstes und ein zweites getriebenes Rad, das mit dem Schieberad
in Eingriff ist. Mit dem Schieberad und dem ersten getriebenen Rad
oder dem zweiten getriebenen Rad ist eine Bremse oder eine Welle
montiert. Das Schieberad reagiert auf die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Vorgelegewelle,
so dass es wahlweise mit dem ersten getriebenen Rad oder mit dem
zweiten getriebenen Rad in Eingriff ist, um es anzutreiben, um die
Drehzahl des Kraftabgabeendes zu ändern.
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Die
Bremswelle besitzt wenigstens einen Gewindeabschnitt. An dem Schieberad
ist ein Innengewinde gebildet, das mit dem Gewindeabschnitt der Bremswelle
verschraubt ist. Das Schieberad kann sich innerhalb eines Sollbereichs
entlang des Gewindeabschnitts der Bremswelle axial nach oben bewegen.
Bei der Vorwärtsbewegung
des Bohrers oder der Schneide wird lediglich das erste Antriebsrad
angetrieben, um am Abgabeende eine Vorwärtsdrehung mit niedriger Drehzahl
zu erzeugen. Bei der Rückwärtsbewegung
des Bohrers oder der Schneide wird zusammen mit der Rückwärtsdrehung
der Vorgelegewelle wahlweise das Zahnrad mit kleiner Übersetzung
des zweiten getriebenen Rads angetrieben, um am Abgabeende eine
Drehung mit hoher Drehzahl zu erzeugen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung
Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine
perspektivische zusammengebaute Ansicht des Getriebemechanismus
der Erfindung;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Getriebemechanismus;
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3 eine
Schnittansicht des Getriebemechanismus bei der Vorwärtsbewegung
der Schneide; und
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4 eine
Schnittansicht des Getriebemechanismus bei der Rückwärtsbewegung der Schneide.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, kann der Getriebemechanismus 20 der
Erfindung durch einen Motor 10 angetrieben werden, der
ein normaler Motor sein kann. In der Praxis kann der Getriebemechanismus 20 durch
den Motor 10 über
eine Stromwandlereinheit angetrieben werden. Zum Beispiel kann der
Getriebemechanismus 20 durch eine achtpolige Elektrode
angetrieben werden, wenn der Motor 10 so gesteuert wird,
dass er sich vorwärts
dreht. Wenn sich der Motor 10 rückwärts dreht, kann der Getriebemechanismus 20 durch
eine vierpolige Elektrode angetrieben werden. (Dies gehört zum Stand der
Technik und wird im Folgenden nicht weiter beschrieben.) Der Motor 10 besitzt
eine Vorgelegewelle 11, die mit dem Getriebemechanismus 20 montiert ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
der Getriebemechanismus 20 ein Antriebsrad 21,
das durch die Vorgelegewelle 11 angetrieben wird. Das Antriebsrad 21 besitzt
eine Kupplungswelle 22, die drehend mit der Antriebswelle 21 verbunden ist.
Die Kupplungswelle 22 ist in eine Bohrung 12 einer
Stirnfläche 13 des
Gehäuses
des Motors 10 eingebaut. 3 zeigt,
dass im Wesentlichen in der Mitte der Kupplungswelle 22 ein
Zahnrad 221 angeordnet ist. Das Zahnrad 221 dient
in dieser Ausführungsform
zum Antreiben eines Schieberads 23. Das Schieberad 23 ist
zusammen mit einem ersten getriebenen Rad 24 und mit einem
zweiten getriebenen Rad 25 an einer Bremswelle 26 angebracht,
wobei sie eine Baueinheit bilden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Bremswelle 26 in
einer weiteren Wellenbohrung 14 der Stirnfläche 13 des
Gehäuses
des Motors 10 eingebaut. An der Bremswelle 26 ist
ein Abschnitt mit großem Durchmesser
gebildet, an dessen Umfang ein Gewindeabschnitt 261 gebildet
ist. An dem Schieberad 23 ist ein Innengewinde 231 für den Eingriff
mit der Bremswelle 26 gebildet. Das Schieberad 23 kann sich
wie im Folgenden beschrieben innerhalb eines Sollbereichs entlang
des Gewindeabschnitts 261 der Bremswelle 26 axial
nach oben bewegen.
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An
der oberen Stirnfläche 232 und
an der unteren Stirnfläche 233 des
Schieberads 23 sind in dieser Ausführungsform ebenfalls Bremsblöcke bzw. Bremsflächen 234 gebildet.
Während
der Verschiebung des Schieberads 23 dienen die Bremsblöcke oder
Bremsflächen 234 zum
wahlweisen Kuppeln mit den Einrückblöcken oder
-flächen 242, 252,
die an den Stirnflächen 241, 251 des
ersten getriebenen Rads 24 und des zweiten getriebenen
Rads 25 angeordnet sind, um die Räder 24 bzw. 25 anzutreiben.
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Außerdem zeigen
die 1 und 2, dass mit dem ersten getriebenen
Rad 24 ein Hilfsrad 27 in Eingriff ist, das an
einer Zahnwelle 28 angebracht ist, die in einer Bohrung 15 der
Stirnfläche 13 des
Gehäuses
angeordnet ist. Die Zahnwelle 28 besitzt einen Zahnradabschnitt 281,
der mit dem zweiten getriebenen Rad 25 und mit einem Verbindungsrad 29 in
Eingriff ist.
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Das
Verbindungsrad 29 ist an einer Kraftabgabewelle 30 angeordnet,
die in einer Bohrung 16 der Stirnfläche 13 des Gehäuses angeordnet
ist. Das Verbindungsrad 29 bewirkt, dass die Kraftabgabewelle 30 die
Bohr- oder Frässchneide
antreiben kann, um sie vorwärts
oder rückwärts zu drehen.
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In 3 ist
der Zustand gezeigt, in dem der Motor 10 die Drehwelle 11 antreibt,
so dass sie sich vorwärts
dreht. In diesem Zustand kann das Antriebsrad 21 über die
Kupplungswelle 22 das Schieberad 23 antreiben,
so dass es sich dreht. Das Innengewinde 231 des Schieberads 23 ist
mit dem Gewindeabschnitt 261 der Bremswelle 26 verschraubt,
so dass sich das Schieberad 23 entlang der Bremswelle 26 nach
unten verschieben kann, bis der Bremsblock oder die Bremsfläche 234 der
unteren Stirnfläche 233 mit
dem Einrückblock
oder der Einrückfläche 242 des ersten
getriebenen Rads 24 in Eingriff ist. In diesem Fall kann
das erste getriebene Rad 24 gedrängt werden, so dass es das
Hilfsrad 27 und die Zahnwelle 28 antreibt, so
dass sie sich drehen. Über
das Verbindungsrad 29 und die Kraftabgabewelle 30 kann
daraufhin die Bohr- oder
Frässchneide
angetrieben und gedreht werden. Gleichzeitig ist das zweite getriebene
Rad 25 nicht mit dem Schieberad 23 in Eingriff,
so dass es im Leerlauf ist, ohne den Betrieb des Bohrers oder der
Schneide zu stören.
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Wie
in 4 gezeigt ist, kann der Motor 10 bei
der Rückwärtsbewegung
des Bohrers oder der Schneide durch die Stromwandlereinheit in der
Weise gesteuert werden, dass er die Drehwelle 11 in der Weise
antreibt, dass sie sich rückwärts dreht.
Das Antriebsrad 21 kann das Schieberad 23 über die Kupplungswelle 22 antreiben,
so dass es sich entlang der Bremswelle 26 rückwärts dreht
und axial nach oben bewegt, bis der Bremsblock oder die Bremsfläche 234 der
oberen Stirnfläche 232 mit
dem Einrückblock
oder der Einrückfläche 252 des
zweiten getriebenen Rads 25 in Eingriff ist. In diesem
Fall kann das zweite getriebene Rad 25 über den Zahnradabschnitt 281 gedrängt werden,
die Zahnwelle 28 und das Verbindungsrad 29 anzutreiben,
so dass sie sich drehen. Dementsprechend kann die Kraftabgabewelle 30 Kraft
an die Bohr- oder Frässchneide übertragen,
um sie rückwärts zu drehen.
Zu diesem Zeitpunkt ist das erste getriebene Rad 24 nicht
mit dem Schieberad 23 in Eingriff, so dass es im Leerlauf ist.
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Es
wird angemerkt, dass der Getriebemechanismus 20 über das
Schieberad 23 im Zusammenwirken mit der Bremswelle 26 axial
bewegt werden kann, so dass er wahlweise mit dem ersten getriebenen
Rad 24 oder mit dem zweiten getriebenen Rad 25 in
Eingriff gelangt. Über
den Zahnradabschnitt 281 und das Verbindungsrad 29 kann das Übersetzungsverhältnis des
Getriebemechanismus 20 zu dem ersten getriebenen Rad 24 und
zu dem zweiten getriebenen Rad 25 wie gewünscht konstruiert
sein. Zum Beispiel ist das Übersetzungsverhältnis des
ersten getriebenen Rads 24 zu dem Hilfsrad 27 in
dieser Ausführungsform
derart, dass die Schneide mit niedriger Drehzahl vorwärts bewegt wird,
wenn sich die Drehwelle 11 vorwärts dreht. Das Übersetzungsverhältnis des
zweiten getriebenen Rads 25 zu dem Zahnradabschnitt 281 ist
derart, dass die Schneide mit hoher Drehzahl zurückgezogen wird.
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Zusammenfassend
verwendet der Getriebemechanismus des Bohr- bzw. Fräswerkzeugs
ein zusammengesetztes erstes getriebenes Rad 24 und zweites
getriebenes Rad 25, die mit dem Schieberad 23 und
mit der Bremswelle 26 zusammenwirken, um die Drehzahlminderungsvorrichtung
und den Kupplungsmechanismus des herkömmlichen Bohr- bzw. Fräswerkzeugs
zu vereinfachen. Die Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
des Bohrers oder der Schneide erfolgt in Reaktion auf die Vorwärts- und
Rückwärtsdrehung
des Motors, um einen Betrieb mit hoher oder mit niedriger Drehzahl
zu erzeugen. Die hohe Drehzahl kann ein Mehrfaches der niedrigen
Drehzahl sein. Die Erfindung ist insbesondere auf ein kleines Bohr-
bzw. Fräswerkzeug
anwendbar. Außerdem wird
das Problem der hohen Kosten für
den Servomotor der herkömmlichen
Vorrichtung gelöst.
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Die
obige Ausführungsform
soll die Erfindung lediglich veranschaulichen und ihren Umfang nicht
einschränken.
Es könne
viele Abwandlungen der obigen Ausführungsform vorgenommen werden, ohne
vom Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen.